複合材料

複合材料是把兩種或更多不同材料結合起來，使混合體勝過其中任何單一材料的材料。最古老的例子是泥磚中的稻草，或混凝土中的鋼筋：每個夥伴都補上另一個的弱點。玻璃纖維與碳纖維強化塑膠（用於船艇、飛機、腳踏車車架）就是現代的高性能版本。

複合材料有一個基材（連續相，把一切黏在一起並傳遞負載——常是高分子，有時是金屬或陶瓷）與一個強化材（嵌在其中的強而剛的纖維或硬顆粒）。在碳纖維強化塑膠中，細碳纖維承擔負載（沿其長度方向非常強且剛），而柔軟的塑膠基材則把纖維綁住、隔開，並在纖維之間傳遞應力。混凝土則反過來用這一招：混凝土抗壓強、抗拉弱，所以加入抗拉強的鋼筋來承受拉力。你可以用混合律（rule of mixtures）估算剛性——把兩種成分的性質做加權平均。

代價在於，纖維複合材料沿纖維方向強，橫過纖維方向則弱得多（它是異向性的）——設計者必須把纖維對準負載路徑，或做交叉疊層。複合材料擁有所有結構材料中最佳的強度重量比與剛度重量比，這正是飛機採用它的原因，但它昂貴、難以檢測，而且非常難回收。